0.3 Quá trình

• Cho phép một liên kết được nối kết với nhiều nhất hai quá trình
• Cho phép nhiều nhất một quá trình tại một thời điểm thực thi thao tác nhận.
• Cho phép hệ thống chọn bất kỳ quá trình nào sẽ nhận thông điệp (nghĩa là, hoặc P1 hoặc P3 nhưng không phải cả hai sẽ nhận thông điệp). Hệ thống này có thể xác định người nhận tới người gởi.

Một hộp thư có thể được sở hữu bởi một quá trình hay bởi hệ điều hành. Nếu hộp thư được sở hữu bởi một quá trình (nghĩa là, hộp thư là một phần không gian địa chỉ của quá trình), sau đó chúng ta phân biệt giữa người sở hữu (người chỉ nhận thông điệp thông qua hộp thư này) và người dùng (người có thể chỉ gởi thông điệp tới hộp thư). Vì mỗi hộp thư có một người sở hữu duy nhất nên không có sự lẫn lộn về người nhận thông điệp được gởi tới hộp thư này. Khi một quá trình sở hữu một hộp thư kết thúc, hộp thư biến mất. Sau đó, bất kỳ quá trình nào gởi thông điệp tới hộp thư này được thông báo rằng hộp thư không còn tồn tại nữa.

Ngoài ra, một hộp thư được sở hữu bởi hệ điều hành độc lập và không được gán tới bất kỳ quá trình xác định nào. Sau đó, hệ điều hành phải cung cấp một cơ chế cho phép một quá trình thực hiện như sau:

• Tạo một hộp thư mới
• Gởi và nhận các thông điệp thông qua hộp thư
• Xóa hộp thư

Mặc định, quá trình tạo hộp thư mới là người sở hữu hộp thư đó. Ban đầu, người sở hữu chỉ là một quá trình có thể nhận thông điệp thông qua hộp thư. Tuy nhiên, việc sở hữu và quyền nhận thông điệp có thể được chuyển tới các quá trình khác thông qua lời gọi hệ thống hợp lý. Dĩ nhiên, sự cung cấp này có thể dẫn đến nhiều người nhận cho mỗi hộp thư.

Đồng bộ hóa

Giao tiếp giữa hai quá trình xảy ra bởi lời gọi hàm cơ sở send và receive. Có các tùy chọn thiết kế khác nhau cho việc cài đặt mỗi hàm cơ sở. Truyền thông điệp có thể là nghẽn (block) hay không nghẽn (nonblocking)-cũng được xem như đồng bộ và bất đồng bộ.

• Hàm send nghẽn: quá trình gởi bị nghẽn cho đến khi thông điệp được nhận bởi quá trình nhận hay bởi hộp thư.
• Hàm send không nghẽn: quá trình gởi gởi thông điệp và thực hiện tiếp hoạt động
• Hàm receive nghẽn: người nhận nghẽn cho đến khi thông điệp sẳn dùng
• Hàm receive không nghẽn: người nhận nhận lại một thông điệp hợp lệ hay rỗng

Sự kết hợp khác nhau giữa send và receive là có thể. Khi cả hai send và receive là nghẽn chúng ta có sự thống nhất giữa người gởi và người nhận.

Tạo vùng đệm

Dù giao tiếp có thể là trực tiếp hay gián tiếp, các thông điệp được chuyển đổi bởi các quá trình giao tiếp thường trú trong một hàng đợt tạm thời. Về cơ bản, một hàng đợi như thế có thể được cài đặt trong ba cách:

• Khả năng chứa là 0 (zero capacity): hàng đợi có chiều dài tối đa là 0; do đó liên kết không thể có bất kỳ thông điệp nào chờ trong nó. Trong trường hợp này, người gởi phải nghẽn cho tới khi người nhận nhận thông điệp.
• Khả năng chứa có giới hạn (bounded capacity): hàng đợi có chiều dài giới hạn n; do đó, nhiều nhất n thông điệp có thể thường trú trong nó. Nếu hàng đợi không đầy khi một thông điệp mới được gởi, sau đó nó được đặt trong hàng đợi (thông điệp được chép hay một con trỏ thông điệp được giữ) và người gởi có thể tiếp tục thực thi không phải chờ. Tuy nhiên, liên kết có khả năng chứa giới hạn. Nếu một liên kết đầy, người gởi phải nghẽn cho tới khi không gian là sẳn dùng trong hàng đợi
• Khả năng chứa không giới hạn (unbounded capacity): Hàng đợi có khả năng có chiều dài không giới hạn; do đó số lượng thông điệp bất kỳ có thể chờ trong nó. Người gởi không bao giờ nghẽn.

Trường hợp khả năng chứa là 0 thường được xem như hệ thống thông điệp không có vùng đệm; hai trường hợp còn lại được xem như vùng đệm tự động.

Tóm tắt

Quá trình là một chương trình đang thực thi. Khi một quá trình thực thi, nó thay đổi trạng thái. Trạng thái của một quá trình được định nghĩa bởi một hoạt động hiện tại của quá trình đó. Mỗi quá trình có thể ở một trong những trạng thái sau: mới (new), sẳn sàng (ready), đang chạy (running), chờ (waiting), hay kết thúc (terminated). Mỗi quá trình được biểu diễn trong hệ điều hành bởi khối điều khiển quá trình của chính nó (PCB).

Một quá trình khi không thưc thi, được đặt vào hàng đợi. Hai cấp chủ yếu của hàng đợi trong hệ điều hành là hàng đợi yêu cầu nhập/xuất và hàng đợi sẳn sàng. Hàng đợi sẳn sàng chứa tất cả quá trình sẳn sàng để thực thi và đang chờ CPU. Mỗi quá trình được biểu diễn bởi một PCB và các PCB có thể được liên kết với nhau để hình thành một hàng đợi sẳn sàng. Định thời biểu dài (long-term scheduling) (hay định thời biểu công việc) là chọn các quá trình được phép cạnh tranh CPU. Thông thường, định thời biểu dài bị ảnh hưởng nặng nề bởi việc xem xét cấp phát tài nguyên, đặc biệt quản lý bộ nhớ. Định thời ngắn (short-term scheduling) là sự chọn lựa một quá trình từ các hàng đợi sẳn sàng.

Các quá trình trong hệ thống có thể thực thi đồng hành. Có nhiều lý do các thực thi đồng hành: chia sẻ thông tin, tăng tốc độ tính toán, hiệu chỉnh và tiện dụng. Thực thi đồng hành yêu cầu cơ chế cho việc tạo và xóa quá trình.

Quá trình thực thi trong hệ điều hành có thể là các quá trình độc lập hay các quá trình hợp tác. Các quá trình hợp tác phải có phương tiện giao tiếp với nhau. Chủ yếu, có hai cơ chế giao tiếp bổ sung cho nhau cùng tồn tại: chia sẻ bộ nhớ và hệ thống truyền thông điệp. Phương pháp chia sẻ bộ nhớ yêu cầu các quá trình giao tiếp chia sẻ một số biến. Các quá trình được mong đợi trao đổi thông tin thông qua việc sử dụng các biến dùng chung này. Trong hệ thống bộ nhớ được chia sẻ, nhiệm vụ cho việc cung cấp giao tiếp tách rời với người lập trình ứng dụng; chỉ hệ điều hành cung cấp hệ thống bộ nhớ được chia sẻ. Phương pháp truyền thông điệp cho phép các quá trình trong đổi thông điệp. Nhiệm vụ cung cấp giao tiếp có thể tách rời với hệ điều hành. Hai cơ chế này không loại trừ hỗ tương và có thể được dùng cùng một lúc trong phạm vi một hệ điều hành.